物质的存在是否说明宇宙是有意义的

　　宇宙是否有意义这个古老的哲学问题的答案最终可能取决于信息的力量。
　　图片来源：文森特罗梅罗，托马斯赖特Artvee
　　关键要点现实的还原论者认为，唯一重要的现象是基本粒子及其相互作用。你只不过是一堆活泼的碳原子。科学并不真正支持这种观点。例如，长期以来，量子物理学一直告诉我们，信息在我们对世界的理解中起着核心作用。信息本质上是有意义的，这表明我们的宇宙是建立在意义之上的。
　　有一种方式可以讲述宇宙的故事，其中意义并不重要。在这个故事中，宇宙始于大爆炸和量子场汤。每个场都与一个量子粒子相关联。随着宇宙膨胀和冷却，这些粒子结合（或不结合）。一段时间后，剩下的主要是质子、中子、电子和光子。从那时起，这个故事不可避免地、无情地引向更大的物理结构，如星系、恒星和行星。至少在其中一颗行星，比如说地球上生物体在进化。然后，在那个世界和一种特殊生物的头脑中，神经活动允许思考。
　　在这个故事中，意义并不是很重要。它只是一个附带现象，一个附加物，附加在所有与基本粒子有关的纯物理和更基本的事物上。在这个故事中重要的是物质，而不是意义。我对这个故事不满意。我认为它遗漏了我们对世界的体验的一些最基本的方面。同样重要的是，它遗漏了科学在上个世纪一直试图告诉我们的关于我们和世界的信息。我相信，我们可以讲述一个关于意义的非常不同的故事，这个故事可以重新连接我们对宇宙和我们在其中的位置的看法。信息有意义
　　为了解释这些相当崇高的主张，让我从更狭隘的重点开始。最近，我和我的同事（在罗切斯特大学、达特茅斯大学和东京大学）开始了一个项目，旨在探索所谓的语义信息在生命系统中的作用。
　　在计算机和手机以及无数其他形式的数字技术中，我们都熟悉信息的概念。但这些神奇的机器都是基于所谓的句法信息。此处使用句法是因为此类信息从关于通用字母表的想法开始，并询问该字母表中的字符在可能的字符串（即单词）中出现的频率。这是一种复杂的说法，句法信息是关于惊喜的。出现在无穷无尽的零串中的零并不奇怪，而且几乎没有句法信息。
　　当然，有一个没有我们的世界。只是不是这个。
　　这种信息描述中明显缺少的是意义。那是故意的。现代信息论的天才发明者克劳德香农（ClaudeShannon）有意排除了对目的的讨论，以便他可以朝着自己的目标取得进展，即了解符号串是如何通过通信渠道推送的。但在我们的生活经验中（这对我们来说将是一个重要的术语，所以让我们坚持下去），我们会凭直觉将信息与意义联系起来。因此，句法信息是关于特定字符出现在字符串中的概率，而语义信息是关于这些字符一起传达的含义。
　　信息对我们很重要，因为它意味着什么。明确地说，有一些东西要被知道，并且有一个知道者。获取信息改变了我们的事情。我们对世界了解得更多，并且由于了解，我们的行为可能会有所不同。对我们来说是真的，对所有生命来说都是真的。在著名的趋化过程中，细胞向上移动营养梯度。梯度本身没有任何意义，但对于细胞来说，它代表了具有效价（也就是重要性）的感知信息（食物！）。语义信息理论
　　我和我的同事正在尝试开发（通过JohnTempleton基金会的资助）的是语义信息理论，就像香农开发句法信息理论一样。当然，问题在于意义可能是一个狡猾的想法。在心灵哲学和语言哲学等领域试图理解它有着悠久的历史。虽然我们对我们正在做的事情的哲学含义非常感兴趣，但作为科学家，我们的工作是开发一种可以量化语义信息的数学形式。我们是根据一篇漂亮的论文来做的由ArtemyKolchinsky（也是团队负责人之一）和DavidWolpert编写。如果我们成功了，我们可能最终能够了解在任何给定情况下有多少语义信息，它是如何产生的，以及系统使用的成本是多少（即，有多少能量与创造相关，语义信息的维护和处理）。
　　我们的工作才刚刚开始，非常令人兴奋。尽管我没有任何结果可以告诉你，但至少对我来说，这个项目的一个关键方面与我在本文开头告诉你的那个故事有关。在我们试图发展的理论中，关于语义信息最重要的事情是区分系统和环境。该系统可以是一个细胞或一只动物，甚至是一群动物。我们甚至可以把这个系统想象成一个城市或国家。在所有情况下，环境都是从中汲取资源以维持系统持续存在的领域。这样，语义信息总是来自系统与其环境之间的重叠。对我来说，考虑这种区别会让事情变得古怪而有趣。
　　这种方法的迷人之处在于，它并不总是很清楚什么是系统，什么是环境。边界可以是流动的和动态的，这意味着它们可以随时间变化。在所有情况下，都有一种看待系统和环境一起出现的问题的方法。如果我们想探索系统明确创造自身的生命起源，则尤其如此。从这种出现或共同创造中，出现了一个关于意义和宇宙的截然不同的故事。一个细胞的故事
　　想象一下在化学物质浴中游泳的细胞。是什么让细胞与化学物质不同？正是细胞膜利用信息来决定让什么进入和阻止什么进入。但是细胞膜必须不断地从环境中的材料中重建和维持。然而，正是细胞膜让细胞决定什么构成自我（细胞）以及什么构成外部世界（化学物质）。
　　然而，化学浴本身并不知道任何东西。虽然你和我可以想象浴缸中所有不同的原子都在跳来跳去，并且可以将这些差异视为携带信息，但浴缸并不能区分自己。它根本不使用信息。因此，在一个非常真实的意义上，浴缸作为一个可以使用或不使用的不同资源的浴缸，随着细胞而存在。两者是相辅相成的。细胞使沐浴成为沐浴，因为沐浴对它来说是有意义的。但是洗澡也能让细胞产生。以这种方式，生物体和它所栖息的世界相互创造。
　　现在这里是杀手锏。我并不是说在细胞浴（即系统环境）一起出现之前不存在。那将是愚蠢的。为了使系统环境的出现成为可能，必须存在某些东西。但是这样的环境，作为一个充满了这里的这种东西和那里的那些东西的差异化环境，总是与一个系统配对，这个系统通过信息的使用使这种差异化成为可能。从人类的角度来看，最好的表达方式可能如下：
　　当然，有一个没有我们的世界。只是不是这个。
　　我们生活的这个世界永远不能与我们人类分开。这似乎是一个非常激进的想法，但我认为它更接近我们的实际体验以及科学的实际运作方式。